本發(fā)明主要涉及橋梁檢測設(shè)備領(lǐng)域，特指一種精度高、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)預(yù)警的基于激光信號(hào)的橋梁撓度實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

橋梁結(jié)構(gòu)在外荷載和環(huán)境因素作用下產(chǎn)生的位移是橋梁結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評(píng)估中的重要參數(shù)，這一參數(shù)的監(jiān)測可避免橋梁事故的發(fā)生，建立一個(gè)橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng),實(shí)時(shí)測量和顯示橋梁撓度,在橋梁運(yùn)營狀況異常時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào), 可確保橋梁的安全運(yùn)行。

用于測量橋梁撓度的儀器和裝置有多種。連通液位式沉降撓度檢測系統(tǒng)是比較廣泛使用的，但該方法現(xiàn)場安裝不便，并且測量精度較低。還有線位移測量儀器如百分表、千分表、撓度計(jì)等，雖然精度較高，卻需要搭設(shè)支架，對測量環(huán)境要求比較高。水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀和全站儀等光學(xué)儀器精度高，但也存在一些不足，受距離限制、需要人工讀數(shù)、不能長時(shí)間連續(xù)測量等。還有采用LED和CCD等電子設(shè)備的比較新穎的測量裝置，但測量距離和精度都不及更先進(jìn)的裝置設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種監(jiān)測距離遠(yuǎn)、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、自動(dòng)預(yù)警的基于激光信號(hào)的橋梁撓度實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于激光信號(hào)的橋梁撓度實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，包括激光信號(hào)發(fā)射單元、信號(hào)接受單元、信息處理單元和顯示及報(bào)警單元，所述激光信號(hào)發(fā)射單元包括激光信號(hào)源、擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)和信號(hào)源電源，所述擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)放置于激光信號(hào)源信號(hào)發(fā)射方向正前方，激光信號(hào)源與信號(hào)源電源串聯(lián)，所述激光信號(hào)發(fā)射單元放置于被監(jiān)測橋梁中點(diǎn)下方反映橋梁撓度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述信號(hào)接受單元包括成像透鏡系統(tǒng)、位移傳感器PSD和微電流放大電路，所述成像透鏡系統(tǒng)放置于位移傳感器PSD接收信號(hào)方向的正前方，所述微電流放大電路與位移傳感器PSD相連。

所述信息處理單元包括加減運(yùn)算電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器和計(jì)算器，所述加減運(yùn)算電路與微電流放大電路輸出端相連，所述加減運(yùn)算電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器依次串聯(lián)，所述計(jì)算器與存儲(chǔ)器相連。

所述顯示及報(bào)警單元與信息處理單元輸出端相連。

所述顯示及報(bào)警單元包括顯示單元和報(bào)警單元。

所述顯示單元包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和光顯示及發(fā)光報(bào)警器，光顯示及發(fā)光報(bào)警器與顯示驅(qū)動(dòng)電路相連。

所述報(bào)警單元包括報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路和發(fā)聲報(bào)警器，發(fā)聲報(bào)警器、光顯示及發(fā)光報(bào)警器和報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路相連。

所述信號(hào)接受單元、信息處理單元和顯示及報(bào)警單元與總電源相連。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明采用能量密度高的激光信號(hào)源置于橋梁正中央實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反映橋梁撓度變化，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，高分辨率位移傳感器接PSD收強(qiáng)激光信號(hào)避免其它雜散光影響，因此本裝置監(jiān)測距離遠(yuǎn)、測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)。

2、本發(fā)明分為激光信號(hào)發(fā)射單元、信號(hào)接受單元、信息處理單元和顯示及報(bào)警單元三個(gè)模塊，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、實(shí)際使用中安裝調(diào)試方便；

3、本發(fā)明采用的位移傳感器PSD獲得的是實(shí)時(shí)連續(xù)信號(hào)，橋梁撓度數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)顯示，顯示及報(bào)警單元可設(shè)定預(yù)警數(shù)值，系統(tǒng)可自動(dòng)預(yù)警。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的信息處理單元框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的顯示及報(bào)警單元框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例的電路原理示意圖；

圖例說明：

1、激光信號(hào)發(fā)射單元；11、激光器；12、擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)；13、信號(hào)源電源；2、信號(hào)接受單元；21、成像透鏡系統(tǒng)；22、位移傳感器PSD；23、微電流放大電路；3、信息處理單元；31、加減運(yùn)算電路；32、A/D轉(zhuǎn)換器；33、存儲(chǔ)器；34、計(jì)算器；4、顯示及報(bào)警單元；41、顯示單元；411、顯示驅(qū)動(dòng)電路；412、光顯示報(bào)警器；42、報(bào)警單元、421、報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、422、發(fā)聲報(bào)警器；5、總電源。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)施例的基于激光信號(hào)的橋梁撓度實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置包括激光信號(hào)發(fā)射單元1、信號(hào)接受單元2、信息處理單元3和顯示及報(bào)警單元4，激光信號(hào)發(fā)射單元1包括激光信號(hào)源11、擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)12和信號(hào)源電源13，擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)12放置于激光信號(hào)源11信號(hào)發(fā)射方向正前方，擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)12將激光信號(hào)源11發(fā)出的激光束擴(kuò)束至而合適大小，確保橋梁發(fā)生垂直位移時(shí)有光束入射接受單元2的成像透鏡系統(tǒng)21，激光信號(hào)源11與信號(hào)源電源13串聯(lián)，激光信號(hào)發(fā)射單元1放置于被監(jiān)測橋梁6中點(diǎn)下方，激光信號(hào)發(fā)射單元1位置變化反映橋梁撓度。

如圖1所示，信號(hào)接受單元2包括成像透鏡系統(tǒng)21、位移傳感器PSD22和微電流放大電路23，成像透鏡系統(tǒng)21放置于位移傳感器PSD22接收信號(hào)方向的正前方，激光信號(hào)源11經(jīng)擴(kuò)束透鏡系統(tǒng)12擴(kuò)束后傳輸入射成像透鏡系統(tǒng)21，經(jīng)成像透鏡系統(tǒng)21成像在位移傳感器PSD22上，位移傳感器PSD22產(chǎn)生反映位置變化的微電流。微電流放大電路23與位移傳感器PSD22相連，微電流放大電路23對位移傳感器PSD22的微電流進(jìn)行放大。

如圖2所示，信息處理單元3包括加減運(yùn)算電路31、A/D轉(zhuǎn)換器32、存儲(chǔ)器33和計(jì)算器34。加減運(yùn)算電路31與微電流放大電路23輸出端相連，加減運(yùn)算電路31、A/D轉(zhuǎn)換器32、存儲(chǔ)器33依次串聯(lián)，計(jì)算器34與存儲(chǔ)器33相連。加減運(yùn)算電路31將微電流放大電路23的放大電流信號(hào)相加減，A/D轉(zhuǎn)換器32采集加減運(yùn)算電路31的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)器33儲(chǔ)存A/D轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換信號(hào)和計(jì)算器34計(jì)算數(shù)據(jù)，計(jì)算器34讀取存儲(chǔ)器33的數(shù)據(jù)計(jì)算信號(hào)變化量并換算為位移變化送至存儲(chǔ)器33儲(chǔ)存。

如圖3所示，顯示及報(bào)警單元4與信息處理單元3輸出端相連，顯示及報(bào)警單元4包括顯示單元41和報(bào)警單元42。顯示單元41包括顯示驅(qū)動(dòng)電路411和光顯示及發(fā)光報(bào)警器412，光顯示及發(fā)光報(bào)警器411與顯示驅(qū)動(dòng)電路412相連。顯示驅(qū)動(dòng)電路411讀取存儲(chǔ)器33內(nèi)的計(jì)算器34計(jì)算得到的位移變化數(shù)據(jù)后驅(qū)動(dòng)光顯示及發(fā)光報(bào)警器411顯示人眼可視的位移數(shù)據(jù)。報(bào)警單元42包括報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路421和發(fā)聲報(bào)警器422，發(fā)聲報(bào)警器422、光顯示及發(fā)光報(bào)警器412與報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路421相連。報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路421讀取存儲(chǔ)器33內(nèi)的計(jì)算器34計(jì)算得到的位移變化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的橋梁撓度報(bào)警閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)光顯示及發(fā)光報(bào)警器411 和發(fā)聲報(bào)警器422發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

信號(hào)接受單元2、信息處理單元3和顯示及報(bào)警單元4與總電源5相連。

工作原理：激光信號(hào)發(fā)射單元1的激光信號(hào)源11發(fā)出激光束入射接受單元2的成像透鏡系統(tǒng)21后在位移傳感器PSD22上成像。當(dāng)被監(jiān)測橋梁6發(fā)生垂直位移時(shí)激光信號(hào)發(fā)射單元1位置發(fā)生同樣變化，激光信號(hào)源11在位移傳感器PSD22上的成像位置相應(yīng)發(fā)生變化，位移傳感器PSD22感應(yīng)激光信號(hào)源11成像位置變化其兩個(gè)輸出端電流發(fā)生變化，微電流放大電路23對位移傳感器PSD22的兩個(gè)輸出端電流進(jìn)行放大并進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換。輸出電壓信號(hào)送至加減運(yùn)算電路31，加減運(yùn)算電路31對兩個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行加減運(yùn)算，A/D轉(zhuǎn)換器32采集加減運(yùn)算電路31的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。存儲(chǔ)器33儲(chǔ)存A/D轉(zhuǎn)換器32轉(zhuǎn)換信號(hào)，計(jì)算器34讀取存儲(chǔ)器33計(jì)算兩個(gè)電壓信號(hào)比值并與橋梁沒有位移狀態(tài)下電壓信號(hào)比值相比較，計(jì)算得到位移變化送至存儲(chǔ)器33儲(chǔ)存。顯示驅(qū)動(dòng)電路411讀取存儲(chǔ)器33內(nèi)的計(jì)算器34計(jì)算得到的位移變化數(shù)據(jù)后驅(qū)動(dòng)光顯示及發(fā)光報(bào)警器411顯示人眼可視的位移數(shù)據(jù)。同時(shí)報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路421讀取存儲(chǔ)器33內(nèi)的計(jì)算器34計(jì)算得到的位移變化數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的橋梁撓度報(bào)警閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)光顯示及發(fā)光報(bào)警器411 和發(fā)聲報(bào)警器422發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)處理。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。